一种电梯运行振动监测装置及电梯运行监测系统

1.本实用新型涉及电梯监测技术领域，尤其涉及一种电梯运行振动监测装置及电梯运行监测系统。


背景技术：

2.电梯作为人们日常出入商场、办公楼常用的上下楼工具，其被设置于大楼的电梯井内，且由升降驱动机构和导轨进行辅助升降驱动。由于电梯在长期使用后，会发生一定的配合磨损，而电梯在高速上下行过程中，配合的不稳定性会导致电梯发生大幅振动而提高电梯安全事故的概率。目前大部分电梯暂无有效的应急逃生装置或通道，因此，一旦电梯运行发生事故，就会很容易导致乘梯人员被困在电梯轿厢内。
3.由于电梯事故通常是因为配合组件磨损或运动干涉造成的，因此，对其进行异常状态监控是非常具有必要性的，其中，电梯的运行振动是反应其运行稳定性的重要指标，然而目前针对电梯运行振动进行监测的技术还较为少见，因此，如何对电梯运行振动监测，实现对电梯维保、预警指导的课题是非常具有现实意义的。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型的目的在于提出一种响应迅速、实施可靠且成本低、数据参考性佳的电梯运行振动监测装置及电梯运行监测系统。
5.为了实现上述的技术目的，本实用新型所采用的技术方案为：
6.一种电梯运行振动监测装置，设置在电梯轿厢顶部且用于电梯运行时对电梯轿厢的横向振动进行采集，其包括荧光片、外壳、激光发射器、扩束组件、二向色镜、光探测器、光电转换器、控制器；其中，所述荧光片为多个且呈圆形片状结构，其竖直间隔布设在电梯井与电梯层门相邻的一侧，该荧光片上设置有荧光反射层，所述荧光反射层在预设波长的激光照射下，呈现荧光激发状态；所述外壳为箱型壳体结构且设置在电梯轿厢的顶部，所述外壳内部形成安装腔，其朝向荧光片设置的电梯井侧面设有开窗；所述激光发射器设置在安装腔远离开窗的一侧，其发射端朝向开窗；所述扩束组件和二向色镜依序设置在所述激光发射器至开窗的方向上，且所述二向色镜为45度角倾斜设置，其用于透射扩散组件射入的激光和反射经荧光片回返的光线；所述光探测器设置在二向色镜倾斜朝向开窗的端面对应的反射光路上；所述光电转换器设置在安装腔内且与光探测器连接并用于将光探测器接收的光信号进行光电转换；所述控制器设置在安装腔内且与激光发射器和光电转换器连接，且由控制器控制激光发射器工作启闭；所述控制器还接入电源。
7.作为一种可能的实施方式，进一步，多个所述荧光片之间的竖直相邻间隔间距为3～10cm。
8.作为一种可能的实施方式，进一步，所述荧光片的荧光反射层为金属混合粉末层或稀土离子掺杂粉末层。
9.作为一种可能的实施方式，进一步，所述开窗上设置有玻璃片。
10.作为一种较优的选择实施方式，优选的，所述玻璃片上镀设有增透膜。
11.作为一种较优的选择实施方式，优选的，所述开窗为筒状结构的连接套穿入安装腔内形成，所述玻璃片设置在开窗远离激光发射器的一端。
12.作为一种可能的实施方式，进一步，所述扩束组件包括沿光路依序设置的平凹透镜和平凸透镜。
13.作为一种可能的实施方式，进一步，所述电源为内置电源或外接电源，电源为内置电源时，该电源设置在安装腔内。
14.基于上述装置，本方案还提供一种电梯运行监测系统，其包括上述所述的电梯运行振动监测装置。
15.作为一种可能的实施方式，进一步，所述系统还包括与控制器连接的远程终端。
16.采用上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，其具有的有益效果为：本方案巧妙性通过激光发射器作为光源，以多个竖直间隔设置在电梯井内的荧光片作为接收源，通过荧光片将激光发射器输出的激光进行吸收后，令其发生能量跃迁并返回波长与输入激光不同的回返光，该回返光经二向色镜的反射和光探测器的接收后，在光探测器上产生光斑，通过光探测器上的光斑位置来表征电梯轿厢处于不同的振动状态和振幅，以此实现对电梯轿厢运行时的振动监测，为电梯轿厢振动监测提供了一种新思路和新方案，同时，该方案装置的结果获取直观、还具有精度高和维护便利的优点。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1是本实用新型装置设置在电梯井中的简要示意图之一；
19.图2是本实用新型装置设置在电梯井中的简要示意图之二；
20.图3是本实用新型装置的简要实施结构示意图；
21.图4是本实用新型系统的简要连接原理示意图，其中，激光发射器、荧光片、光探测器之间为光信号传递，其余为电信号传递；
22.图5为本实用新型系统采集的两个光斑的简要示意图；
23.图6为本实用新型系统进行振动信号监测所获得的图谱简要示意图。
具体实施方式
24.下面结合附图和实施例，对本实用新型作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本实用新型，但不对本实用新型的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本实用新型的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.如图1至图3之一所示，本方案一种电梯运行振动监测装置，设置在电梯轿厢顶部且用于电梯运行时对电梯轿厢的横向振动进行采集，其包括荧光片10、外壳1、激光发射器2、扩束组件、二向色镜5、光探测器7、光电转换器8、控制器9；其中，所述荧光片10为多个且
呈圆形片状结构，其竖直间隔布设在电梯井与电梯层门相邻的一侧，该荧光片10上设置有荧光反射层，所述荧光反射层在预设波长的激光照射下，呈现荧光激发状态；所述外壳1为箱型壳体结构且设置在电梯轿厢的顶部，所述外壳1内部形成安装腔11，其朝向荧光片设置的电梯井侧面设有开窗12；所述激光发射器2通过安装支架21设置在安装腔11远离开窗12的一侧，其发射端朝向开窗12；所述扩束组件和二向色镜5依序设置在所述激光发射器2至开窗12的方向上，且所述二向色镜5为45度角倾斜设置，其用于透射扩散组件射入的激光和反射经荧光片10回返的光线；所述光探测器7设置在二向色镜5倾斜朝向开窗12的端面对应的反射光路上；所述光电转换器8设置在安装腔11内且与光探测器7连接并用于将光探测器7接收的光信号进行光电转换；所述控制器9设置在安装腔11内且与激光发射器2和光电转换器7连接，且由控制器9控制激光发射器2工作启闭；所述控制器9还接入电源。
26.本方案中，为了提高对电梯轿厢振动的采集密度，作为一种可能的实施方式，进一步，多个所述荧光片10之间的竖直相邻间隔间距为3～10cm；优选的，所述荧光片10的荧光反射层为金属混合粉末层或稀土离子掺杂粉末层，通过该设置形式，可以令照射在荧光反射层上的激光被荧光反射层吸收，然后发射电子跃迁，从而令荧光反射层呈现荧光状态，并发出与输入激光波长不同的回返光。
27.本方案中，为了避免外部粉尘等杂物进入到安装腔11内，同时为了提高射出和射入安装腔11内的光线通量，所述开窗12上设置有玻璃片6；优选的，所述玻璃片6上镀设有增透膜。
28.为了屏蔽部分外部的杂散光，本方案中，所述开窗12为筒状结构的连接套穿入安装腔内形成，所述玻璃片6设置在开窗远离激光发射器2的一端，在该结构形式下，外部杂散光沿开窗方向入射时，会因为角度非正对射入到开窗12，因此会入射到连接套的筒状结构内壁上，从而实现杂光的屏蔽隔离。
29.本方案中，荧光片10的圆形结构轮廓小于经开窗12输出的光束轮廓，为了提高激光发射器2输出激光的覆盖面，作为一种可能的实施方式，进一步，所述扩束组件包括沿光路依序设置的平凹透镜3和平凸透镜4；通过平凹透镜3和平凸透镜4的配合形成扩束组件，可以提高激光发射器2所输出激光的可靠性，令其能够在输出后，将荧光片10进行尽可能覆盖，令经荧光片10反射回的光线经光探测器7接收后，形成的光斑能够呈现圆形。
30.在电源设置方面，本方案中，所述电源为内置电源或外接电源，电源为内置电源时，该电源设置在安装腔11内。
31.结合图4所示，基于上述装置，本方案还提供一种电梯运行监测系统，其包括上述所述的电梯运行振动监测装置；优选的，所述系统还包括与控制器连接的远程终端。
32.本方案系统的工作原理为：
33.控制器9控制激光发射器2开启并持续输出激光，激光发射器2输出的激光经扩束组件的平凹透镜3和平凸透镜4后，形成激光光束，经扩束后的激光光束透射过二向色镜5后，从开窗12的玻璃片6射出并投射到电梯井内设置的荧光片10上，荧光片10的荧光反射层吸收激光光束后，发生能量跃迁呈现荧光激发态，并返回波长与入射激光光束不同的光束，该光束经开窗12的玻璃片6后，射入到二向色镜5上，由于二向色镜5的工作波长与入射的光束波长不同，因此，该光束发生反射，被反射至光探测器7后，有光探测器7接收形成光斑，而光电转换器8将光探测器7所接收的光斑信号转化为电信号传递给控制器，再由控制器9输
送至远程终端进行光斑信号分析。
34.参考图5所示，其示出了两个经光探测器接收的光斑，其中，可以以电梯轿厢未运行时的光斑作为原点建立坐标系，然后将下一位置荧光片10所反射光线形成的光斑作为下一坐标点，由于光速的速度远大于电梯轿厢的运行速度，因此，本方案装置系统在电梯轿厢上行或下行移动时，其所接收荧光片10的反射光线为连续性的，而为了对一些可能存在干扰的光斑信号进行排除，本方案中，可以在光探测器7的中部设置虚拟坐标轴，然后仅以投射在光探测器7坐标y轴上的光斑作为信号采用光斑，然后通过重新建立具有xy轴的二维坐标系，其中x轴的坐标代表不同荧光片10的间距，形成如图6所示的x轴坐标间隔相同，y轴坐标波动的振动信号采集坐标系。
35.以上所述仅为本实用新型的部分实施例，并非因此限制本实用新型的保护范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种电梯运行振动监测装置，设置在电梯轿厢顶部且用于电梯运行时对电梯轿厢的横向振动进行采集，其特征在于，其包括荧光片、外壳、激光发射器、扩束组件、二向色镜、光探测器、光电转换器、控制器；所述荧光片为多个且呈圆形片状结构，其竖直间隔布设在电梯井与电梯层门相邻的一侧，该荧光片上设置有荧光反射层，所述荧光反射层在预设波长的激光照射下，呈现荧光激发状态；所述外壳为箱型壳体结构且设置在电梯轿厢的顶部，所述外壳内部形成安装腔，其朝向荧光片设置的电梯井侧面设有开窗；所述激光发射器设置在安装腔远离开窗的一侧，其发射端朝向开窗；所述扩束组件和二向色镜依序设置在所述激光发射器至开窗的方向上，且所述二向色镜为45度角倾斜设置，其用于透射扩散组件射入的激光和反射经荧光片回返的光线；所述光探测器设置在二向色镜倾斜朝向开窗的端面对应的反射光路上；所述光电转换器设置在安装腔内且与光探测器连接并用于将光探测器接收的光信号进行光电转换；所述控制器设置在安装腔内且与激光发射器和光电转换器连接，且由控制器控制激光发射器工作启闭；所述控制器还接入电源。2.如权利要求1所述的电梯运行振动监测装置，其特征在于，多个所述荧光片之间的竖直相邻间隔间距为3～10cm。3.如权利要求1所述的电梯运行振动监测装置，其特征在于，所述荧光片的荧光反射层为金属混合粉末层或稀土离子掺杂粉末层。4.如权利要求1所述的电梯运行振动监测装置，其特征在于，所述开窗上设置有玻璃片。5.如权利要求4所述的电梯运行振动监测装置，其特征在于，所述玻璃片上镀设有增透膜。6.如权利要求4所述的电梯运行振动监测装置，其特征在于，所述开窗为筒状结构的连接套穿入安装腔内形成，所述玻璃片设置在开窗远离激光发射器的一端。7.如权利要求1所述的电梯运行振动监测装置，其特征在于，所述扩束组件包括沿光路依序设置的平凹透镜和平凸透镜。8.如权利要求1所述的电梯运行振动监测装置，其特征在于，所述电源为内置电源或外接电源，电源为内置电源时，该电源设置在安装腔内。9.一种电梯运行监测系统，其特征在于：其包括权利要求1至8之一所述的电梯运行振动监测装置。10.如权利要求9所述的电梯运行监测系统，其特征在于，其还包括与控制器连接的远程终端。

技术总结
本实用新型公开了一种电梯运行振动监测装置及电梯运行监测系统，装置包括荧光片、外壳、激光发射器、扩束组件、二向色镜、光探测器、光电转换器、控制器；其中，荧光片为多个且呈圆形片状结构，其竖直间隔布设在电梯井与电梯层门相邻的一侧；外壳设置在电梯轿厢的顶部，其内部形成安装腔，其朝向荧光片设置的电梯井侧面设有开窗；激光发射器设置在安装腔远离开窗的一侧，其发射端朝向开窗；扩束组件和二向色镜依序设置在所述激光发射器至开窗的方向上；光探测器设置在二向色镜倾斜朝向开窗的端面对应的反射光路上；光电转换器设置在安装腔内且与光探测器连接；控制器设置在安装腔内且与激光发射器和光电转换器连接，本方案实施可靠、响应速度快。响应速度快。响应速度快。


技术研发人员：郑祥盘 伏喜斌 潘健鸿
受保护的技术使用者：闽江学院
技术研发日：2021.11.08
技术公布日：2022/5/25